CC BY
11
doi: 10.36724/2409-5419-2022-14-1-59-68
ON THE ISSUE OF IMPROVING THE SPEED OF DECISION-MAKING FOR THE USE OF NEAR-EARTH PROBING OUTER SPACE EQUIPMENT
DMITRY A. GURAL1 AB^RACT
Introduction: This article proposes a methodology for assessing the efficiency of decision-making for the use of near-Earth space sensing tools based on the software implementation of a simulation model for obtaining measurements on space objects in the middle and far near-Earth space zone by space exploration tools with the use of a software and hardware complex for collecting information. Setting the task: to develop an assessment methodology based on a simulation model for detecting space objects in their orbits by ground-based space observation means, taking into account various options for stochastic construction of space object trajectories and operating conditions, technical condition, geographical location and number of optical observation means. Results: a methodology and a simulation model of a software and hardware complex for collecting information about the space situation has been developed, taking into account various options for building orbits of observed space objects and allowing dynamically developing the simulated space situation, as well as modeling changes in the state of observation tools, taking into account changes in their technical condition, weather conditions, daily cycle and geographical location. Practical significance: the proposed methodology and simulation model allows calculating the optimal number of necessary means of observing outer space and their preferred locations based on an assessment of the effectiveness of their functioning during a dynamic change in the states of their functioning. Discussion: the novelty of the proposed task statement is that the structure of the developed methodology and simulation model allows you to take into account various factors affecting the means of observation and build probabilistic estimates of the effectiveness of their functioning based on a dynamic change in the states of functioning of the means of observation.
Information about authors:
1 Candidate of Scientific degree of Candidate of Sciences, Moscow, Ri
gura|@mai|ru artificial Earth satellite, hardware and software complex, optical means.
Candidate °f Sctences, M°sc°w, Flus^a, KEYWORDS: simulation model,means of observing outer space, space objects,
For citation: Gural D.A.On the issue of improving the speed of decision-making for the use of near-Earth probing outer space equipment. H&ESReserch. 2022. Vol. 14. No. 1. P. 59-68. doi: 10.36724/2409-5419-2022-14-1-59-68 (In Rus)
Introduction
Since the launch of the first spacecraft on October 4, 1957, the number of space objects in near-Earth space has been continuously growing. Along with the growing number of artificial Earth satellites (AES), their tasks and capabilities are becoming more complicated and growing, which entails an urgent need to monitor their movement in orbits and control their maneuvers. If the control of the satellite in the near operational space zone is well organized with the use of radio-electronic means, then the monitoring of the middle and far operational space zones is carried out by optical means with great limitations. In order to organize effective control of these space zones, it is first of all necessary to determine the capabilities of optical means for monitoring existing and output satellites, as well as the possibility of obtaining this information by consumers. To this end, it is proposed to develop a methodology based on a simulation model using the Monte Carlo method to assess the probability of successful detection of spacecraft in their orbits, which is able to take into account various variants of the space situation and various states of ground-based optical observation means.
Development of a simulation model for obtaining measurements on space objects by means of space monitoring
If we compare simulation models with analytical models, then their main advantage is the opportunity to solve complex mathematical problems. It is simulation models that allow us to take into account both discrete and continuous elements, as well as nonlinear characteristics, random impacts, etc.
The simulation algorithm implementing the model reproduces the process of functioning of the entire system in time. The phenomena, as well as the states that make up the process, are modeled, always preserving their logical structure and the sequence of their course in time. The developed simulation model of the process of functioning of the system of observation of space objects is a stochastic, discrete, dynamic model designed to assess the probabilistic and temporal characteristics of the process of obtaining information about the space environment.
According to the guidance documents defining the requirements for the operation of information systems for the control of outer space, expressed in certain values of the probabilistic-temporal characteristics of the time of non-control of the AES in their orbits of movement, the indicator of the efficiency of the automated system for providing information about the medium and long-range operational space zones is the indicator of the average non-control of the ISS, the probability of timely detection of movement AES and the relevance of incoming information about the space situation to consumers [1-10].
Thus, the purpose of simulation modeling (Fig. 1) is to determine the values of the selected efficiency indicator for various variants of the space situation and the state of space exploration facilities. When developing a specific model, the purpose of modeling should be clarified taking into account the efficiency criterion used. For the criterion of suitability, the model, as a rule, should provide the calculation of the values of efficiency indicators for the entire set of possible variants of the space situation and the state of the space control system [11-21].
Input data
Simulation of the space environment Modeling of space surveillance facilities Ж
The module predicts the passage of spacecraft through the viewing area. Calculation of the time of passage of the spacecraft into the observation area of the surveillance equipment
Module for assessing the capabilities of surveillance tools.
Calculation of the probability of timely receipt by the consumer of information about changes in the space situation
Fig. 1. Functional diagram of the simulation model
To simulate the space situation , it was decided to take into account three groups of AES:
- pacecraft moving in known orbits;
- aneuvering spacecraft;
- ou put spacecraft.
When modeling the state of ground - based optical means, the following factors were taken into account:
-withdrawal of funds for maintenance;
- v olation of the functional technical condition;
- li itation of the operation of the space monitoring system due to adverse weather conditions;
- limitations of the operation of the space monitoring system associated with changes in the time of day.
Based on the tasks assigned to the model, a block diagram of the methodology for assessing the efficiency of decision-making based on the simulation model was proposed (Fig. 2).
The initial data are (Block 1):
- p rameters of the AES orbits from the catalog of space objects;
- oordinates of the standing point of the launch complex output AES;
- c ordinates of the standing points of optical means of space control;
- aintenance plans for space controls;
- d sign parameter of operating time for failure of space monitoring equipment (SME);
- date and time of the start of the simulation;
- a variant of modeling the space situation;
- he number of runs of the model.
Block 2 sets a cycle in the model with the number of N passes to obtain the most accurate probabilistic characteristics of timely learning of information and the relevance of the information received.
Blocks 3, 4, 5, 7, 9 perform the function of selecting a variant for calculating the space situation in accordance with the initial parameter Q from four given options:
1. xecution of the spacecraft model from the outer space catalog;
2. Ex ution of the model by maneuvering spacecraft;
3. Execution of the model for launched spacecraft;
4. Execution of the model for all types of spacecraft.
Block 6 implements the operation of the model according to the parameters of the orbits of spacecraft taken from the catalog of space objects.
Block 8 is a stochastic block and implements a model for obtaining the parameters of the orbits of the output spacecraft:
The input data for this model is the coordinates of the launch point of the launch vehicle (PH) and the azimuth of the launch, while the velocity of the PH movement will be stochastic.
To calculate the parameters of the orbits (Fig. 3) necessary for the further operation of the model, the coordinates of the launch vehicle were found based on the data derived from Xcm, ycm,(Zcm = 0) and projections of the speed of movement
Vxcm, Vycm ,(Vzcm = 0) at the end of the active section relative to the starting coordinate system OXc, Yc, Zc. To calculate the parameters of the launch orbit, it is necessary to calculate the coordinates x0, y0, z0 and velocity projections Vx0,Vy 0,Vz0 at the same time for the inertial coordinate system O , X , Y , Z (initial conditions of passive movement).
The geocentric equatorial coordinate system, the axis, is chosen as the inertial reference system O X which passes through
the meridian of the starting point at the end of the active section. The inertial coordinate system introduced in this way is rotated relative to the stellar geocentric inertial system by an angle where S * - local sidereal time at the time of the spacecraft entering the reference orbit. Position of the starting coordinate system OXc, Yc, Zc relative to the accepted inertial Ou, Xu ,Y , Zu determined by the latitude of the starting point from the source data cp€m and the launch azimuth A0 (fig. 3).
Input of initial data 1
0=1, N,1
' A model of changes in weather conditions in the areas where space surveillance facilities are located
A model for fulfilling the conditions of optical visibility of means of observing outer space
A model for predicting the passage of spacecraft through the survey areas of space exploration facilities
^A model for evaluating the capabilities of optical surveillance tools to obtain
coordinate information about spacecraft in medium and long-range orbits
end
- a variant of calculating the space grouping u - method of obtaining information from surveillance tools N - number of iterations
- stochastic block
yThe technique of streaming information collection about spacecraft in medium and long-range orbits from optical observation means
The method of streaming collection of information about spacecraft in medium and long-range orbits from optical surveillance facilities of universities and enterprises
(20) The method of daily obtaining information about spacecraft in medium and high orbits through the ASPOS core from optical observation facilities of enterprises and universities
A model for estimating the aging of information during the absence of measurements on spacecraft
2) Forecasting mode maneuvering the spacecraft and finding the optimal capabilities of surveillance tools for detecting spacecraft in new orbits
2
Data output
Q
Fig. 2. Block diagram of the methodology for assessing the efficiency of decision-making based on the simulation model of the process of functioning of the software and hardware complex for collecting information about the space situation
Transition from the coordinates of the end of the active section xcm, ycm, zcm in the starting system to the initial coordinates x0, y0, z0 the orbital motion in the geocentric inertial system (Figure 2) is performed according to the formulas:
xo = cos Ao + (R + )cos^c„
yo = x™ sin 4, (1)
z,, =—x cos A cos® + (R + y )sin®
0 ck 0 i cm ^ 3 y ck ' rem
the myriad plane at the starting point
the plane of the orbit
Fig. 3. Basic coordinate systems and their orientation in space
The magnitude of the radius vector of the initial point of orbital motion:
r =^0 + y0+
(2)
Projections relative to VCK on the axis of the geocentric system O , X , Y , Z выражаются через проекции относительной скорости VJCK ,VycK ,(VZCK = 0) expressed in terms of relative velocity projections
The absolute velocity at the beginning of the orbital motion
consists of the relative velocity Vr = V and the portable speed, which is determined by the formula:
V = a x r =
i j к
и J и и
0 0 a
= —a yj z„ j
ЗУ 0 u 3 0 J u
(3)
x0 y0 z0
where i , j , k - unit vectors of the geocentric coordinate system.
Thus, the projection of the absolute velocity on the geocentric coordinate axes at the initial point of the orbit is determined by the formulas:
Vx0 = V« C0s 4 sin Vcn + Vyc C0s Van - ®зУ0 Vy0 = Vxc sin A +®зX0
(4)
Vz0 = VxCK cos40 cos^cm + VyCK sin^cm
The magnitude of the initial velocity of the orbital motion and its angle of inclination to the local horizon, respectively:
v =. IV2 + v2 + v2
r0 y r x0 T r y0 T z0
ft = arcsin
X0Vx 0 + У0 Vy 0 + Z0Vz
rV
'0 0
(5)
When launching spacecraft, the elements of the launch orbit are determined. First, the components and the modulus of the vector constant of the area integral (sector velocity) are found:
C1 = У0V0 - Z0Vy
y 0-
С = zV - xV
¿0' x0 -V z0"
C3 = x0Vy 0 - y0Vx 0>
С = y] с? + с2? + с.
(6)
The calculation of the elements of the orbit is carried out in the specified sequence:
- longitude of the ascending node Q relative to the accepted inertial reference frame:
C
tgQ =--L, sin «(sin Q) = sin hCj
C2
sin «(cos Q) = sin nC2 (7)
-inclination of the orbit relative to the plane of the equator:
C
cosi =-
C
(8)
- eccentricity e , semimajor axis a, period of circulationT e = -у/1 + (V0 - 2)V0cos?6>0
V r
V0 = ^ = M
r
( V ^ y 0
V
V "P y
2 - v„
p = a (1 - e2 )
T = 2ж-а= ylM
- perigee's argument: tgSg= v0slng0cosg0
(9)
(10)
(11)
v0 cos в0 -1
sin n(sin50) = sin n (sin00 )
sinn(cos$0) = sinn(vocos20„ -1)
c\+c22+C3
(12)
rV
'0' 0
X0Vx 0 + yoVy 0 + Z0Vz
rV
00
sin U0 = -
x0 cos Q0 + y0 sin Q0
® = u0 —30
he moment of time of passage through the perigee: t :
E0 /1 - e S,
=V ire* f
a2
z= t0 —i=(E0 - esmE0)
(13)
Thus, the field of operation of block 8, the output data will be the parameters of the orbit of the output spacecraft (spacecraft): the longitude of the ascending node Q, inclination of the orbit relative to the equator plane, eccentricity e , large semi - axis a , the period of circulation, the argument of the perigee and the time of passage through the perigee T.
Block 9 is also a stochastic block for constructing the space environment and implements a model for obtaining the parameters of orbits of maneuvering satellites.
Single-pulse coherent transitions were chosen as the main types of spacecraft maneuver.
The input data for the model for obtaining the parameters of the orbits of maneuvering satellites are the initial parameters of the orbits of spacecraft selected from the catalog of space objects, while the stochastic parameters necessary for modeling the maneuver are the velocity pulse and the angle of its application.
Initial conditions x0,y0,z0,Vx0,Vy0,Vz0- in the absolute coordinate system, correspond to the starting point of the output. After integration , we obtain the state vector of the spacecraft at the moment of time (x,y,z,Vx,Vy,Vz) figure 4.
The parameters of the spacecraft orbit can be calculated using the state vector.
Focal parameter:
p = C2 / /J,z, where C - is the integral of the areas.
C = rX V, |C|=C^^/(cyTC^TC2)
Cx = yVz - zVy Cy = zVx - xVz Cz = xVy - yVx
- projections on the axis of the absolute coordinate system;
Fig. 4. Crossing orbit flight
Eccentricity:
e = f / nz where f - Laplace vector f = V x C-^r / r,| f = f ^ (f2 + f2 + fz2)
f = VC - VC ux / r
J x y z z y ~ z
fy = VCx - VxCz ^z y/ r
fx = VxCy - VyCx -v, z/ r - projections on the axis ACK; Large semi - axis:
p = a (1 - e2)
Inclination of the orbit: Cx = C sin(/')sin Q Cy = C sin(/')cos Q Cz = Ccos(i)
The inclination of the orbit can be found from the formula:
i = arccos(Cz / C)
Longitude of the ascending node:
sin Q = Cx / C sin(i)
cos Q = Cy / C sin(i)
If sin Q > 0, Q = arccos(- Cy / Csin(i))
If sin Q < 0, Q = 360 - arccos(- C y / Csin(i))
The Perigee argument:
fx = f (cos® cos Q- sin® sin Q cos(i))
fy = f (cos® cos Q + sin® sin Q cos(i))
fx = f sin ® sin(i)
cos® = fx cosQ / f = f sinQ / f
sm® = fz / f sin(i)
z
0
r.
0
If sin®> 0, co = arccos(fx cos Q / f + fy sin Q / f) If sin® < 0, co = 360 - arccos( fx cos Q / f + fy sin Q / f) Period of treatment:
T = 2ж\—
К
The output parameters of the model will be the parameters of the orbit of the spacecraft after the maneuver.
Block 11 also introduces probabilistic characteristics, but already in the state of ground-based means of controlling outer space and contains two components:
1. The schedule of withdrawal of funds for maintenance (on optical means for which it is known), which is entered as input data;
2. The probability of the control system going into an inoperable state in case of a technical failure.
If the first component is specific for the start of the model, then the second one uses the failure time for a specific node as the initial data and allows you to calculate the probability of its failure included in the initial data and representing the number of failures over the last year of operation of the space monitoring system:
f _ T - T
реых _ фун раб еых
T
<ty
The output data of block 11 is a matrix of technical conditions of monitoring facilities, where the simulated time period is
Smex(t,)>
, t,
t1> t2
Smex (t) -
G G
S11> S12 =
S S
21 ' 22"
, Si, , S
Gj Sj1, Sj 2,..., Sji
Block 12 is also stochastic and allows you to calculate the probability of the working state of the UPC depending on environmental conditions (transparency of the atmosphere, emergency formations)
The input data is the date and time of the start of the simulation, the coordinates of the state of the monitoring facilities:
pcp;6 (t)=phc sin(t)
Sji [1,0] = p:;6 > 0.5
The output data of the modeling block is a matrix of the states of the monitoring means according to the state of the environment
Scp(t).
S cp (t ) =
Gi G 2
G.
t1, t2 ,
Sii, Si: S 21 , S 2'
Sji, Sj2,
, t,
;Sh S2
Seasons months)
12-02 06-08 09-11
Probability of Probability of Probability of Probability of
adverse adverse adverse adverse
conditions conditions conditions conditions
P 1 HC P 1 HC P 1 HC P 1 HC
0.83 0.71 0.63 0.7
0.85 0.68 0.61 0.66
0.87 0.69 0.67 0.67
0.78 0.72 0.7 0.71
0.8 0.77 0.71 0.76
0.66 0.61 0.56 0.57
0.58 0.57 0.54 0.58
0.57 0.47 0.44 0.48
0.68 0.61 0.57 0.6
0.51 0.45 0.44 0.47
0.49 0.35 0.31 0.35
0.46 0.36 0.35 0.37
0.47 0.37 0.31 0.36
0.46 0.35 0.25 0.31
0.44 0.37 0.22 0.33
Block 13 is a model for calculating the time of the onset of sunsets and sunrises in the area of the location of surveillance equipment, which determines the time of its operation. Accordingly, the input data of the block are the date and time of the beginning of the simulation and the latitude of the space exploration facility:
cos®0 =-tan^tan£ 8 = sin ^(sinesin!) ^ - the latitude of the observation facilities; ®0 -hour angle; 8 - declination of the sun;
n=JD - 2451545.0 (=number of days from J2000.0). Julian Day (JD) on June 10, 2002 at 0h00 UT: 2452435.5;
L = 280.472 + 0.9856474n - the average longitude of the sun;
g = 357.528 + 0.9856003n - average anomaly;
ecliptic longitude:
2 = L + 1.915sin g + 0.020 sin 2g
the inclination of the ecliptic
S= 23.439 - 0.0000004n
T = T +
вое .м пол 0
T = T —a„
зак. м пол 0
The output data of block 13 is a matrix of the states of the monitoring means according to the operating time, depending on the time of day Scym(t).
Block 14 allows you to calculate the time of the spacecraft's entry into the observation areas by combining the output data of the blocks 2, 6, 8, 10, 11, 12, 13, which are its input data. The operation of the prediction model of the spacecraft passage through the observation area is built in accordance with the block diagram shown in Figures 5-6.
Fig. 5. Block diagram of the construction of the spacecraft route
Fig. 6. Block diagram of the construction of the route of an artificial Earth satellite
In the block "Construction of monitoring zones of surveillance means", projections of zones on the Earth map should be constructed.
In the "Building the spacecraft route" block, the routes of the space object should be displayed in dynamics (real or accelerated time mode).
In the block "Calculation of the time of passage of the route through the monitoring areas of the monitoring means", if the spacecraft has entered the monitoring zone, the time of entry into the zone, exit from the zone, as well as the time spent in the monitoring area by the monitoring means should be displayed.
Block 15 is responsible for the accumulation and processing of the received statistical data on the hit and location of the spacecraft in the observation area of the surveillance equipment.
Blocks 16,17 implements the process of selecting the method of collecting information by the command post of the system from surveillance means.
Blocks 18,19,20 implement methods of collecting information from the means of space exploration.
Block 21 is a model for assessing the relevance of the learned information from the means of observation based on the chosen method of collection by calculating the time of aging of information since the last measurement on the spacecraft.
Block 22 implements the data output function.
Conclusion
The methodology and simulation model proposed in the work allows us to calculate the optimal number of necessary means of observing outer space and the preferred areas of their placement based on an assessment of the effectiveness of their functioning with a dynamic change in the states of their functioning. The novelty of the proposed formulation of the problem is that the structure of the developed methodology and simulation model allows us to take into account various factors affecting the means of observation and to build probabilistic estimates of the effectiveness of their functioning, based on dynamic changes in the states of functioning of the means of observation.
References
1. Boikova A.V. The use of information technologies in the educational process of a military university. Online magazine "World of Science". 2017. Vol. 5, No. 6. URL: https://mir-nauki.com/PDF/96PDMN617.pdf (accessed 05.01.2021)
2. Ivanov N.M., Lysenko L.N. Ballistics and navigation of spacecraft. Moscow: Bauman Moscow State Technical University, 2016. 528 p.
3. Liferenko V.D., Legkov K.E., Gural D.A. Methodological approach to the mathematical description of the functioning of an information management network by distributed heterogeneous information and computing resources in the interests of a special purpose support and decision-making system. Issues of defense technology. Series 16: Technical means of countering terrorism. 2021. No. 1-2 (151-152). Pp. 84-90.
4. Legkov K.E., Burenin A.N. Models and methods of operational monitoring of information subsystems of promising automated control systems. Information and space. 2016. No. 4. Pp. 46-60.
5. Legkov K.E., Baboshin V.A., Nesterenko O.E. Models and methods of management of modern multiservice communication networks. Equipment of means communications. 2018. No. 2 (142). Pp. 181-182.
6. Legkov K.E. Models and methods of monitoring parameters characterizing the state of a special purpose infocommunication system. T-Comm. 2016. Vol. 10. No. 1. Pp. 11-18.
7. Burenin A.N., Legkov K.E. System approach to the formation of the structure of monitoring subsystems of automated control systems of infocommunications. T-Comm. 2016. Vol. 10. No. 8. Pp. 46-50.
8. Fedorenko D.S., Legkov K.E. Modeling of the reflection spectrum of a high-orbit artificial satellite of the Earth. T-Comm. 2020. Vol. 14. No. 11. Pp. 14-20.
9. Liferenko V.D., Legkov K.E., Kolesnik D.Y. Method for recognizing the type of space object in airspace based on the use of radar images. 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2020. 2020. 9166055 p.
10. Liferenko V.D., Fedorenko D.S., Legkov K.E. Verification of the model forming the space object reflection spectrum based on normal-hemispheric reflection coefficients of reflection of materials and coatings. 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2020. 2020. 9131551 p.
11. Aldokhina V.N., Kolesnik D.Y., Liferenko V.D., Legkov K.E. Model of recognition of cosmic objects based on informative signs obtained by radar means. 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2020. 2020. 9131444 p.
12. Liferenko V.D., Legkov K.E., Gural D.A. Organization of effective functioning of the information subsystem of a network of distributed heterogeneous information and computing resources. 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Conference Proceedings. 2021. 9416101 p
13. Aldohina V.N., Fedorenko D.S., Liferenko V.D., Legkov K.E. Methodology for creating a reference reflection spectra database for space objects monitoring. 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Conference Proceedings. 2021. 9416097 p.
14. Gural D.A., Legkov K.E. A software package for modeling the processes of obtaining information from the means of tracking space objects. Certificate of registration of the computer program 2021680088, 07.12.2021. Application o. 202166973 dated 29.11.2021.
15. Gural D.A., Legkov K.E. Software package for modeling information subsystems of automated control systems for special purpose objects. Certificate of registration of the computer program 2021680877, 12/15/2021. Application No. 2021669953 dated 22.11.2021.
16. Aldokhina V.N., Kulikov S.V., Liferenko V.D., Chesnokov D.S. Virtual instrument for the study of the shape of the flight path depending on the values of the elements of the orbit. Components and Technologies. 2017. No. 2. Pp. 128-130.
17. Aldokhina V.N., Gudaev R.A., Smirnov M.S., Shaimukhametov Sh.I. Model of the monitoring and control system of aerospace. Proceedings of the Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky. 2019. No. 668. Pp. 8-20.
18. Druk E.V., Legkov K.E., Levko L.V. The system approach to the organization of heterogeneous data storage system for decision support system. 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2019. 2019. 8813930 p.
19. Basyrov A.G., Legkov K.E., Maksimov V.A. Model of onboard heterogeneous data storage system functioning with the consideration of different information importance. 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2019. 2019. 8813922 p.
20. Legkov K.E., Burenin A.N. Evaluation of the state of modern information systems in the organization of stochastic control based on the kalman-bucy theory. 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. 8840600 p.
21. Kaflanov R.I., Levko I.V., Legkov K.E. Selection and justification of parameters and characteristics of the functioning of the aggregate automated control system of complex organizational and technical system in the conditions of intensive impacts. 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. 8840606 p.
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ОПЕРАТИВНОСТИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ НА ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ ЗОНДИРОВАНИЯ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
ГУРАЛЬ
Дмитрий Александрович
Московский технический университет связи и информатики, г. Москва, Россия
Ключевые слова: имитационная модель, средства наблюдения за космическим пространством, космические объекты, искусственный спутник Земли, программно-аппаратный комплекс, оптические средства.
АННОТАЦИЯ
Введение: в данной статье предложена методика оценивания оперативности принятия решения на применение средств зондирования околоземного космического пространства на основе программной реализации имитационной модели получения измерений по космическим объектам в средней и дальней околоземной космической зоне средствами разведки космического пространства с применение программно-аппаратного комплекса сбора информации. Постановка задачи: разработка методики оценивания на основе имитационной модели обнаружения космических объектов на орбитах их движения наземными средствами наблюдения за космическим пространством, учитывающие различные варианты стохастического построения траекторий движения космических объектов и условий работы, технического состояния, географического размещения и численности оптических средств наблюдения. Результаты: разработана методика и имитационная модель программно-аппаратного комплекса сбора информации о космической обстановке, учитывающая различ-
ЛИТЕРАТУРА
1. Бойкова А.В. Использование информационных технологий в образовательном процессе военного вуза // Интернет-журнал "Мир науки". 2017. Том 5, № 6.; URL: https://mir-nauki.com/PDF/96PDMN617.pdf (дата обращения 05.01.2021)
2. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2016. 528 с.
3. Лиференко В.Д., Легков К.Е., Гураль Д.А. Методический подход к математическому описанию функционирования информационно-управляющей сети распределенными гетерогенными информационно-вычислительными ресурсами в интересах системы поддержки и принятия решения специального назначения // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2021. № 1-2 (151-152). С. 84-90.
4. Легков К. Е., Буренин А. Н. Модели и методы оперативного мониторинга информационных подсистем перспективных автоматизированных систем управления // Информация и космос. 2016. № 4. C. 46-60.
5. Легков К. Е., Бабошин В. А., Нестеренко О. Е. Модели и методы управления современными мультисервисными сетями связи // Техника средств связи. 2018. № 2 (142). C. 181-182.
6. Легков К. Е. Модели и методы мониторинга параметров, характеризующих состояние инфокоммуникационной системы специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Т. 10. № 1. C. 11-18.
ные варианты построения орбит наблюдаемых космических объектов и позволяющая динамически развивать моделируемую космическую обстановку, а так же моделировать изменения состояния средств наблюдения, учитывая изменения в их техническом состоянии, погодных условиях, суточного цикла и географического расположения. Практическая значимость: предложенная методика и имитационная модель позволяет рассчитать оптимальное количество необходимых средств наблюдения за космическим пространством и предпочтительные районы их размещения на основе оценки эффективности их функционирования при динамическом изменении состояний их функционирования. Обсуждение: новизна предложенной постановки задачи состоит в том, что структура разработанной методики и имитационной модели позволяет учитывать различные факторы влияющие на средства наблюдения и строить вероятностные оценки эффективности их функционирования на основе динамического изменения состояний функционирования средств наблюдения.
7. Буренин А. Н., Легков К. Е. Системный подход к формированию структуры подсистем мониторинга автоматизированных систем управления инфокоммуникациями // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Т. 10. № 8. C. 46-50.
8. Федоренко Д.С., Легков К.Е. Моделирование спектра отражения высокоорбитального искусственного спутника Земли // Т-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 11. С. 14-20.
9. Liferenko V.D., LegkovK.E., KolesnikD.Y. Method for recognizing the type of space object in airspace based on the use of radar images // В сборнике: 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2020. 2020. С. 9166055.
10. Liferenko V.D., Fedorenko D.S., Legkov K.E. Verification of the model forming the space object reflection spectrum based on normal-hemispheric reflection coefficients of reflection of materials and coatings // В сборнике: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2020. 2020. С. 9131551.
11. Aldokhina V.N., Kolesnik D.Y., Liferenko V.D., Legkov K.E. Model of recognition of cosmic objects based on informative signs obtained by radar means // В сборнике: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2020. 2020. С. 9131444.
12. Liferenko V.D., Legkov K.E., Gural D.A. Organization of effective functioning of the information subsystem of a network of distrib-
uted heterogeneous information and computing resources // В сборнике: 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Conference Proceedings. 2021. С. 9416101.
13. Aldohina V.N., Fedorenko D.S., Liferenko V.D., Legkov K.E. Methodology for creating a reference reflection spectra database for space objects monitoring // В сборнике: 2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Conference Proceedings. 2021. С. 9416097.
14. Гураль Д.А., Легков К.Е. Программный комплекс моделирования процессов получения информации от средств сопровождения космических объектов. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2021680088, 07.12.2021. Заявка № 2021669737 от 29.11.2021.
15. Гураль Д.А., Легков К.Е. Программный комплекс моделирования информационных подсистем автоматизированных систем управления объектами специального назначения. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2021680877, 15.12.2021. Заявка № 2021669953 от 22.11.2021.
16. Алдохина В.Н., Куликов С.В., Лиференко В.Д., Чесноков Д.С. Виртуальный прибор для исследования формы трассы полета КО от значений элементов орбиты // Компоненты и технологии. 2017. № 2. С. 128-130.
17. Алдохина В.Н., Гудаев Р.А., Смирнов М.С., Шаймухаме-тов Ш.И. Модель системы мониторинга и контроля воздушно-
космического пространства // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2019. № 668. С. 8-20.
18. DrukE.V., LegkovK.E., Levko L.V. The system approach to the organization of heterogeneous data storage system for decision support system // В сборнике: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2019. 2019. С. 8813930.
19. Basyrov A.G., Legkov K.E., Maksimov V.A. Model of onboard heterogeneous data storage system functioning with the consideration of different information importance // В сборнике: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications, SYNCHROINFO 2019. 2019. С. 8813922.
20. Legkov K.E., Burenin A.N. Evaluation of the state of modern information systems in the organization of stochastic control based on the kalman-bucy theory // В сборнике: 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. С. 8840600.
21. Kaflanov R.I., Levko I.V., Legkov K.E. Selection and justification of parameters and characteristic of the functioning of the aggregative automated control system of complex organizational and technical system in the conditions of intensive impacts // В сборнике: 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF 2019). 2019. С. 8840606.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ:
Гураль Дмитрий Александрович, соискатель ученой степени кандидата наук, Московский технический университет связи и информатики, г. Москва, Россия, [email protected]
For citation: ГуральД.А. К вопросу повышения оперативности принятия решения на применение средств зондирования околоземного космического пространства // H&ES Reserch. 2022. Vol. 14. No. 1. P. 59-68. doi: 10.36724/2409-5419-2022-14-1-59-68 (In Rus)
#SpaceCom Digital Russia 2022: главное о цифровой трансформации индустрии спутниковых коммуникаций
16 февраля в Москве прошла ежегодная конференция #SpaceCom Digital Russia 2022. Индустрия спутниковых коммуникаций в эпоху цифровой трансформации. Событие традиционно собрало экспертов в области спутниковых коммуникаций. Визионеры отрасли проанализировали причины и следствия бума на рынке низкоорбитальных систем, обсудили перспективы окупаемости этих проектов и обозначили основные тренды, которые определят вектор развития индустрии в ближайшие годыИз-за санитарных требований доступ на площадку мероприятия был частично ограничен, но более 150 зрителей следили за выступлениями онлайн.
Последние несколько лет на рынке спутниковой связи один за другим запускаются дорогостоящие проекты создания низкоорбитальных систем, которые способны обеспечить практически весь спектр космических сервисов: высокоскоростную передачу данных, подвижный ШПД, персональную связь, IoT/M2M, дистанционное зондирование и многое другое. В рамках открывшего программу конференции Public talk Валентин Анпилогов, заместитель генерального директора "Висат-Тел", поделился мнением о причинах настоящего бума низкоорбитальных группировок. Он напомнил, что с 2015 года рынок спутниковой связи вступил в период стагнации. Этот временный застой подтолкнул операторов к тому, чтобы искать новые точки роста. По его мнению, именно этот тренд спровоцировал появление многочисленных проектов спутникового широкополосного доступа с аппаратов на низкой околоземной орбите.
Глава представительства и региональный директор в России и СНГ компании Hughes Network Systems КонстантинЛанин в качестве катализатора развития таких систем назвал взрывной рост трафика во всем мире. "В 2016 мы вступили в век зеттабайтов -тогда всемирный трафик через IP-протокол Cisco оценивало в 1,2 зеттабайта. К 2021 году он приблизился к отметке в 3 зеттабайта".
Появление все новых низкоорбитальных проектов с миллиардными инвестициями вызывает закономерный вопрос - когда ждать возврата денег инвесторов? В ходе обсуждения трендов развития сегмента этот вопрос не нашел однозначного ответа. Сроки окупаемости низкоорбитальных систем пока что трудно поддаются прогнозам, а необходимость в постоянном дополнительном финансировании на расширение группировок и обновление спутникового флота из-за сравнительно небольшого срока службы "низколетов" (всего 5-7 лет) отодвигают выход на операционную прибыль на десятилетия. Дополнительную сложность создает отсутствие дешевых абонентских терминалов, вынуждающее операторов субсидировать их приобретение клиентами. К тому же компании-маркетмейкеры придерживаются различных бизнес-моделей, и какая из них окажется жизнеспособной эксперты пока не берутся судить. Участники дискуссии сошлись во мнении, что пока несколько преждевременно говорить о коммерциализации низкоорбитальных систем, согласившись, при этом, что развитие в этой области позволит всей спутниковой индустрии существенно повысить технологический уровень.
Продолжил программу конференции круглый стол "Спутниковые новеллы: что изменил 2021 год в развитии спутниковых коммуникаций в РФ и чего ждать от 2022 года".
Дискуссия экспертов спутниковых коммуникаций на базе различных технологий позволила выделить основные тренды. Спикеры пришли к выводу, что в период бурного роста низкоорбитальных систем рано списывать со счетов геостационарные спутники, у них по-прежнему есть пространство для технологического развития и широкие рыночные перспективы. По мнению большинства экспертов рынка, будущее за бесшовными технологиями, которые обеспечивают максимально комфортный пользовательский опыт для конечных потребителей за счет интеграции программно-
определяемых сетей, поддерживаемых различными спутниковыми системами. В это же время рынок B2B открывает перед низкоорбитальными системами огромное количество пока не занятых и перспективных с коммерческой точки зрения ниш, особенно в сфере мониторинга данных.
Владислав Иваненко, генеральный директор компании "Спутникс", выделил в качестве основных клиентских рынков, формирующих спрос на спутниковые сервисы, добывающую индустрию, страховую и банковскую сферы, транспортные компании, беспилотное судовождение, железные дороги. Крайне востребованными спутниковые цифровые сервисы могут оказаться у инфраструктурных компаний, заинтересованных в надежной работе линий электропередач, трубопроводов, логистических цепочек.
Андрей Гриценко, генеральный директор ИКЦ "Северная корона" напомнил о том, что до сих пор пассажиры поездов оказываются лишенными ШПД во время путешествия. Покрытие мобильных операторов составляет лишь 20% от протяженности железных дорог на самых оживленных пассажирских маршрутах, включая даже такие загруженные, как Москва - Санкт-Петербург На его взгляд это также дает хорошие перспективы для развития спутниковых систем, обеспечивающих пассажиров ШПД-подключением.
Руководитель направления "Спутниковый интернет" Триколора Даниил Нирман обратил внимание на значительный рост пользователей спутникового интернета в РФ за счет дачников. В этой связи Триколор считает необходимым повышать информированность пользователей собственной экосистемы о возможностях спутникового интернета, поскольку до сих пор люди плохо знакомы с VSAT-технологиями.
Продолжая разговор об основных трендах, Павел Черенков, генеральный директор спутниковой системы "Гонец" выразил мнение, что в 2022 году будет определена концепция развития спутниковых коммуникаций для РФ.
Сергей Пехтерев, акционер "Ка-Интернет", привлек внимание аудитории опытом тестирования системы Starlink компании SpaceX Илона Маска. "Starlink - крайне интересная система, но на данный момент она четко соответствует обещаниям Илона Маска, который сказал, что это лучше, чем ничего. Существуют технические проблемы, которые надо решить, чтобы обеспечить сервисы хотя бы на том уровне, на каком обеспечивают их геостационары. Технологически система работает, но она требует огромных инвестиций" - рассказал он.
Завершилась конференция в неформальной обстановке. Участники сыграли в интеллектуальную игру #SpaceQuiz на тему "Как добиться космического успеха вместе". Победители состязания получили в подарок от Триколора подписку на "Единый Ultra" -пакет каналов в формате высокой четкости Full HD и сверхвысокой четкости Ultra HD, а также тысячи фильмов и сериалов в онлайн-сервисе оператора.
Организаторы: TMT Conference совместно с "Телеспутник" и
ИАА TelecomDaily Генеральный партнер: Триколор" Ключевой партнер: Hughes Network Systems Партнер: ИКЦ "Северная Корона"
НДРСЙИЬЮ
V \ / МЕЖДУЮРВДИЬЮ г
Л V НАВИГАЦИОННЫЙ ФОРУМ
www.gLonass-forurri.ru
НАВИТЕХ
www.navitech-expo.ru
РОСКОСМОС
апреля
www.gionass-forum.ru
Конгресс
2022
ЦБК «ЭКСПОЦЕНТР»
Организатор форума
ГЛОНДСС/ГНСС Форум
Генеральный партнер форума
Экспертные партнеры форума
РОСКОСМОС
-т.
НГГГЛОНАСС"
А вто нет
Организатор экспозиции <Навитех-2022»/спонсор форума
Оператор форума
*
ЭКСПОЦЕНТР
<«хкм,
Конгресс "Сфера1
Уважаемые коллеги!
XV Международный навигационный форум приглашает вас принять участие в Конгрессе "Сфера", который состоится в рамках Форума при поддержке Госкорпорации "Роскосмос".
Конгресс проводится во второй раз. Как и в прошлом году, он объединит мероприятия, посвященные реализации федерального проекта "Комплексное развитие космических информационных технологий "Сфера", развитию отечественных систем спутниковой навигации, спутниковой связи с глобальным покрытием и дистанционного зондирования Земли.
"Сфера" - это федеральный проект, направленный на развитие космических информационных технологий и ликвидацию так называемого "цифрового неравенства".
"Это ещё одно направление, где мы можем осуществить прорыв, потому что качество связи будет такое, что сможет, по сути, заменить кабельную связь и по качеству и охвату всей территории будет не хуже, но должна быть дешевле и доступнее, - говорил Президент России В.В. Путин, запуская проект четыре года назад. - Это в целом может привести к абсолютной революции в сфере связи".
Проект в этом году набирает ускорение. Определены исполнители по приоритетным работам проекта, получено финансирование, начаты первые работы по созданию многоспутниковой орбитальной группировки. Уже в этом году будет запущен демонстрационный космический аппарат для отработки основных технических решений и защиты орбитально-частотного ресурса. Система "Скиф" будет предоставлять услуги широкополосного доступа в интернет в малонаселенных пунктах с неразвитой наземной инфраструктурой. Также с их помощью будет решена задача обеспечения связью Северного морского пути.
"Такую гигантскую страну можно связать только через космос", - сказал Дмитрий Рогозин, генеральный директор Государственной корпорации по космической деятельности "Роскосмос", выступая с презентацией на "Королёвских чтениях" в МГТУ имени Н.Э.Баумана в январе этого года.
Проект "Сфера" призван способствовать ускорению технологического развития Российской Федерации, созданию экспортно-ориентированного сектора в базовых отраслях экономики. Благодаря проекту будет создана самая современная система коммуникаций и мониторинга, включающая как существующую, так и перспективную космическую инфраструктуру. Кроме того, в рамках проекта "Сфера" будет создана система экологического мониторинга, к сотрудничеству с которой Роскосмос активно призывает международные организации.
"Главная задача проекта - улучшение качества жизни и безопасности людей", - заявил первый заместитель генерального директора по развитию орбитальной группировки и перспективным проектам Госкорпорации "Роскосмос" Юрий Урличич на прошлогоднем Конгрессе. Не менее
главная, основополагающая задача "Сферы" - устойчивое развитие России в условиях высококонкурентного мирового рынка цифры.
XV Международный навигационный форум - центральное событие этого года в Российской Федерации и странах ЕАЭС в области коммерческого использования спутниковых навигационных технологий, перспективная платформа для диалога российских и зарубежных экспертов, представителями бизнеса и разработчиками, а также эффективная возможность демонстрации собственных достижений. Ключевые игроки рынка навигационных и смежных технологий представят свои разработки и решения для транспортной логистики, страховой телематики, торговли и промышленности, строительства, сельского хозяйства и геодезии. Будут обсуждаться вопросы применения технологий ГЛОНАСС/ГНСС для беспилотного и подключенного транспорта, "умных" городов и "умной" городской мобильности, контроля над Арктикой и других инновационных направлений. На Форуме планируется проведение дискуссий по вопросам развития частной космонавтики, приоритетам государственной политики и государственно-частного партнёрства в космической отрасли.
В работе Форума примут участие более семидесяти докладчиков-экспертов и порядка тысячи делегатов из четырёхсот компаний и предприятий. Участники получат возможность вступить в прямой диалог с представителями государственных и бизнес-структур, а также научного сообщества по вопросам развития отечественной и зарубежной навигации.
"Сфера" - мощный драйвер роста качества космических услуг, технологий, систем и продуктов в России, и Навигационный форум предоставляет участникам возможность наглядно узнать перспективы развития отрасли.
"Мы хотим, чтобы уверенность в будущем вернулась в нашу отрасль в целом", - заявил генеральный директор Госкорпорации "Роскосмос" Дмитрий Рогозин.
Помимо докладов и дискуссионных мероприятий, на Форуме состоится торжественная церемония вручения ежегодной премии Ассоциации "ГЛОНАСС/ГНСС-Форум" в области навигации.
Организатор Навигационного форума: Ассоциация "ГЛО-НАСС/ГНСС-Форум".
Генеральный партнер Форума: Государственная корпорация по космической деятельности "Роскосмос".
Стратегические партнеры Форума: НП "ГЛОНАСС" и НТИ "Автонет". Оператор Форума: агентство "ПрофКонференции". Организатор экспозиции "Навитех-2022": АО "Экспоцентр" при поддержке Минпромторга России.
Выставка проводится под патронатом Торгово-промышленной палаты Российской Федерации.
Более подробная информация - на сайтах: Шр://\ммл/.д1опаз8-forum.ru/ и https://www.navitech-expo.ru/.
XIV Международная конференция
7 апреля 2022 г.
О
I ^Г^в Спутниковая связь и космические
П| 1СС1Л С I С1 аППаРаТЫ МЭЗНЫХ ОрбИТаХ в эпоху l\Ujjlrt СИ глобальной трансформации отрасли
пааипьок кУмныи г оиод* [строение 461 ] Москва. ВЦНЧ,
п^псПвКГ "."l '.?.> 1 1
Уважаемые дамы и господа!
Ключевые темы Satellite Russia & CIS 2022:
COMNEWS приглашает Вас и Ваших коллег принять участие в XIV Международной конференции "Satellite Russia & CIS: спутниковая связь и космические аппараты на разных орбитах в эпоху глобальной трансформации отрасли".
Дата и место проведения: 7 апреля 2022 года, в павильоне "Умный город", (г. Москва, ВДНХ, проспект Мира 119, строение 461)
Сайт мероприятия: https://www.comnews-confer-ences.ru/ru/conference/satellite2022
Мы заботимся о здоровье участников и хотим обеспечить возможность выступления для представителей отрасли из разных стран мира, поэтому в 2022 году конференция состоится в формате phygital - то есть одновременно и в физическом, и в онлайн-режиме.
Конференция SATELLITE RUSSIA & CIS - это единственное в России независимое мероприятие по темам спутниковой связи и вещания, а также производства ракетно-космической техники и пусковых услуг. На SATELLITE RUSSIA & CIS ежегодно присутствуют представители всех конкурирующих компаний из каждой ниши рынка: от разработки, производства, запуска космических аппаратов до услуг фиксированной / мобильной спутниковой связи и дистанционного зондирования Земли.
Satellite Russia & CIS 2022 - это:
• Главная ежегодная площадка для обсуждения "горячих" тем и обмена опытом между российскими и зарубежными игроками рынка спутниковой связи;
• Открытый диалог между партнерами о текущих и перспективных проектах в России и СНГ;
• Демонстрация новейших решений и технологий для обеспечения развития бизнеса;
• Более 200 участников и 30 экспертных выступлений: панельная дискуссия, практические доклады, круглые столы и дебаты
• Места для встреч и переговоров: отличные возможности для делового общения и новых контактов
• Нетворкинг, инсайты;
• Репортажи с зоны выставки
• Поддержка ведущих отраслевых ассоциаций и объединений участников рынка.
Программа конференции SATELLITE RUSSIA & CIS 2022 охватывает все аспекты и сектора рынка спутниковой связи и вещания - от предоставления услуг связи, вещания и ДЗЗ до производства космических аппаратов и наземного оборудования, пусковых услуг и коммерциализации космической деятельности.
• Национальное производство космических аппаратов, ракет-носителей и приборов/узлов/модулей для них
• Импортозамещение в спутниковой связи
• AIT-центр как главная площадка для тестирования спутников
• Финансирование космических программ: кредитование, страхование, юридические аспекты
• Государственно-частного партнерства в космической отрасли
• Спутниковая связь в социально и политически значимых регионах России
• Перспективы применения российских спутников связи для связи на Северном морском пути
• Технологии спутниковой связи для безэкипажного судовождения
• Частные инвестиции в космос: системы спутниковой связи на низких орбитах, новые средства выведения
• Новые возможности рынка спутниковой связи и встраивание в экосистему 5G
• Корпоративные сети на основе спутниковых каналов связи
• Развитие негеостационарных спутниковых систем и место спутниковых технологий на рынке IoT
• Изменения на рынке производства наземного оборудования спутниковой связи.
• Космические технологии в борьбе за экологию
• "Синдром Кесслера": проблема космического мусора уже сегодня
В конференции SATELLITE RUSSIA & CIS 2022 примут участие представители регулирующих органов, руководители российских и зарубежных операторов спутниковой связи, телерадиокомпаний и операторов вещательных сетей, разработчиков / производителей спутников и космического оборудования, провайдеров пусковых услуг, финансовых и страховых компаний, участники рынка New Space, консультанты, отраслевые и деловые СМИ, профильные представители корпоративных потребителей услуг спутниковой связи.
Ждем Вас на конференции Satellite Russia & CIS 7 апреля!
С уважением, оргкомитет конференции Email: [email protected]
Продюсер конференции - Анна Кочура, e-mail: [email protected].
По вопросам спонсорского участия, пожалуйста, обращайтесь к Ирине Глуховой, директор по развитию бизнеса ComNews: [email protected]
По вопросам делегатского участия, пожалуйста, обращайтесь к Ольге Доленко, руководителю отдела делегатских продаж ComNews: [email protected]
